談施工現場用電中RCD的優化措施

張 鵬 生

(中鐵建設集團有限公司，北京 100043)

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談施工現場用電中RCD的優化措施

張 鵬 生

(中鐵建設集團有限公司，北京 100043)

以某火車站施工現場臨電管理出現的比較突出問題為起點，分析了施工現場漏電保護器(RCD)誤動作與越級跳閘的原因，并從RCD選擇與系統布置兩方面，提出了合理化的改進方案，解決了施工現場漏電保護器(RCD)出現的質量問題。

施工現場，RCD，漏電保護系統，額定電流

0 引言

建筑施工現場臨時配電系統中，漏電保護器(RCD)在間接電擊防護、接地故障保護、防止電氣火災等方面發揮著至關重要的作用。然而漏電保護器(RCD)選擇不當會使得其功能大打折扣，而且還會常常出現誤動作、越級跳閘等意外情況，致使現場臨電管理難度加大且嚴重影響現場用電可靠性和安全性。

施工現場漏電保護系統的設置，主要依據JGJ 46—2005施工現場臨時用電安全技術規范中的強制性條文：開關箱中的漏電保護器額定動作電流不應大于30 mA，額定動作時間不應大于0.1 s。總配電箱中的漏電保護器額定動作電流應大于30 mA，額定動作時間應大于0.1 s，但額定漏電動作電流與額定漏電動作時間的乘積不應大于30 mA·s。而實際臨電管理中，往往會發現雖然臨電中RCD的設置滿足JGJ 46—2005上述條文的要求，但是現場卻會出現頻繁的誤動作、越級跳閘現象。以下筆者結合施工現場對漏電保護器(RCD)的誤動作、越級跳閘的原因進行分析，并對RCD選擇和漏電保護系統的優化措施進行探討。

1 現場實況

該工程在樁基施工階段，施工現場臨電設計嚴格執行JGJ 46—2005等相關規范，而且漏電保護系統的設計除滿足JGJ 46—2005相關條文，還特意增加為三級漏電保護系統以增強保護作用；漏電保護系統示意圖見圖1。然而在樁基施工的后期現場頻繁發生下列幾種現象：

1)正常運行狀態下，每隔幾個小時圖1所示的一級配電箱中的RCD1或者RCD1-n以及二級配電箱中的RCD2就會越級跳閘。

2)在末端設備正常運行時，三級配電箱中的RCD3每隔一定時間就誤動作一次。

3)對于一少部分稍大功率電動機、電焊機，在其啟動RCD3或者RCD2也會跳閘，致使設備無法啟動使用。

以上所述漏電保護器(RCD)頻繁出現的誤動作、越級跳閘，給施工生產及臨電管理帶來不小的麻煩。

2 原因分析

基于現場臨電頻繁出現上述幾種情況，筆者經過查閱資料和現場觀察，對于施工現場出現的漏電保護器(RCD)頻繁出現上述現象深入分析，得出以下幾個原因。

2.1 所選擇的漏電保護器(RCD)動作參數不合理

額定剩余動作電流、額定剩余不動作電流等參數都是根據經驗進行設置，沒有經過合理的計算。對于RCD的參數設置應從RCD動作的條件進行考慮。根據規范及各RCD廠家技術規程，RCD動作的充分條件是：“所保護線路的剩余電流值超過額定剩余動作電流并經過額定動作時間后”。RCD不動作的充分條件是：“所保護線路的剩余電流值低于RCD的額定剩余不動作電流”。但是當RCD所保護的線路剩余電流值介于額定動作電流和額定剩余不動作電流之間時，RCD的動作與否是無法確定的；而在RCD的選擇過程中沒有計算線路及設備正常泄漏電流而盲目選擇額定剩余不動作電流等參數。

2.2 短路、過載保護器與漏電保護器不匹配

施工現場用電一般簡單的利用的額定電流大于計算電流的原則進行選擇RCD的額定電流。這一參數選擇方式從安全角度來說沒有問題，但是卻忽略了RCD誤動的要求。而事實上穿過RCD的各導體在RCD內的零序電流傳感器的布置無法做到完全對稱，正常運行狀態下，穿過RCD的各導體往往會感應產生極小的電動勢，并且在互感器的二次側得到反應，設備正常運行時這一電動勢不足以使得RCD動作；但是當回路中突然出現比較大的尖峰電流(例如塔吊電動機、電焊機啟動電流)時，則可能會引起RCD動作；實踐證明當回路尖峰電流值超過RCD額定電流的6倍時，這一感應電動勢就相應的增大到能使RCD動作的值。因此在選擇RCD的額定電流時要綜合考慮計算電流和正常過電流的1/6。

2.3 RCD設置上下級選擇性配合不夠合理

在施工現場發生的RCD越級誤動作主要原因就是RCD設置上下級選擇性配合不合理。RCD的設置位置，上下級配合關系設置一般都依據JGJ 46—2005相關條文(8.2.10，8.2.11)進行設置。而此條文只是滿足RCD上下級選擇性的必要條件，具體設置還需要根據實際系統情況作出合理的參數選擇和系統布置以保證RCD上下級選擇性。

2.4 其他原因

施工現場RCD誤動的原因還有接線錯誤、接地不當，雷電過電壓、電磁干擾等。

3 優化方案與措施

對于2.4所述的RCD接線錯誤、接地不當等原因造成的RCD誤動作、拒動，可以實時檢查更正。而對于2.1～2.3所述的原因，可以通過合理的選擇RCD，科學地布置漏電保護系統盡量避免RCD誤動作、越級跳閘等現象發生。

3.1 合理的選擇RCD

根據2.1～2.3中所述的原因，各級漏電保護器(RCD)的額定電流、額定動作電流等參數的選擇宜如下。

3.1.1 額定電流選擇

選擇RCD的額定電流時要綜合考慮額定計算電流、正常過電流及與斷路器額定電流相配合的因素。即在RCD的額定電流應在保證不小于額定計算電流(斷路器額定電流)和正常過電流的1/6的前提下并結合末端設備供電要求進行選擇。下邊以本工程現場一臺15 kW電動機為例，闡述RCD額定電流的選擇。

其計算電流：

尖峰電流：

Ijf=KIr=7×34=238 A。

RCD額定電流需要同時滿足：

In≥Ie=34 A。

因此根據該臺RCD的額定電流選為50 A即能滿足要求。開始時該臺RCD額定電流按照計算電流選擇為40 A的，因其與幾乎相等，但是后來發現該電動機啟動時經常出現誤動作造成其無法啟動。當將該電動機的RCD額定調整為50A，即不再發生誤動作現象。

對于施工現場臨電RCD的設置，額定電流一般都能滿足，對于尖峰電流應給予關注，特別是對于電焊機、塔吊等頻繁啟動，且過電流相對較大的設備(籠式電動機)。

3.1.2 剩余動作電流及額定動作時間的選擇

對于RCD的剩余動作電流及額定動作時間的選擇，在滿足JGJ46—2005的規定的同時還應綜合考慮上下級的選擇性。基本原則如下：

1)為了滿足上下級的選擇性，額定漏電動作電流與額定漏電動作時間還應滿足以下兩個條件：

IΔt(RCD1)≥2IΔt(RCD1)

(1)

Δt(RCD1)≥Δt(RCD2)+Δt(CB2)

(2)

一般地，滿足Δt(RCD1)≥Δt(RCD2)+1級，即能滿足式(1)，式(2)要求。

其中，IΔt(RCD1)為上一級RCD額定剩余動作電流值；IΔt(RCD2)為下一級RCD額定剩余動作電流值；Δt(RCD1)為上一級RCD額定動作時間值；Δt(RCD2)為下一級RCD額定動作時間值；Δt(CB2)為下一級低壓斷路器動作時間值。

2)為了滿足RCD與線路及設備的泄漏電流值還應滿足以下幾個要求：

a.用于單臺用電設備(即末端配電裝置)時，RCD額定動作電流應不小于正常運行泄漏電流的4倍。

b.配電線路RCD額定動作電流應不小于正常泄漏電流的2.5倍，同時還應不小于其中泄漏電流最大一臺用電設備正常運行泄漏電流的4倍。

c.對于施工場所的最末級配電裝置均應設置RCD額定動作電流不應大于30mA，為了保證選擇性和防人身電擊，額定動作時間宜選用瞬動型(≤0.04s)。對于手持式工具的末端RCD的額定動作電流應不大于15mA。

3.1.3 額定剩余不動作電流及額定不動作時間的校驗

按照額定電流、額定剩余動作電流及額定動作時間選定RCD后，還應通過對其額定剩余不動作電流及額定不動作時間進行校驗(除了校驗常規的熱穩定、動穩定等參數)，以進一步確認RCD選擇的合理性。校驗根據上下級選擇性及避免誤動作進行，即應滿足下列條件即可：1)上級RCD額定不動作電流應大于下級的額定動作電流。2)上級RCD額定不動作時間應大于下級的額定動作時間。3)RCD的額定剩余不動作電流應大于所保護回路的正常泄漏電流的2倍。

3.2 合理的系統布置

3.2.1 漏電保護系統級數的選擇

根據JGJ46—2005的規定：施工現場臨電采用三級配電、二級漏電保護系統。一般二級漏電保護系統的級數即可滿足現場安全性要求。而對施工場地太大和現場電氣安全要求高的施工場所，可適當增加一級漏電保護，但是漏電保護系統最好不要超過三級，因為超過三級就難以同時滿足JGJ46—2005中強制性條文和RCD上下級選擇性的要求，而且級數太多容易造成不必要的浪費。

3.2.2 漏電保護器(RCD)在系統中的位置

在配電系統中適當位置設置參數合適的RCD會使得漏電保護系統更好地發揮其作用，而且會進一步降低RCD誤動作、越級跳閘的幾率。

根據施工現場的安全需要和JGJ46—2005的要求，在施工現場配電系統中的最末保護電器位置(即三級配電箱的出線側)必須裝設一級RCD，且其參數應滿足“開關箱中的漏電保護器額定動作電流不應大于30mA，額定動作時間不應大于0.1s”的要求，對于手持型電器還應保證漏電保護器額定動作電流不應大于15mA。

對于一級配電箱中的RCD，作為防止電氣火災最有效電氣設備，建議不論如何設置參數都應予以保留。可以根據選擇性要求和參數選擇適當調整RCD在一級箱內的布置位置。

對于一、二級配電箱中的RCD布置位置應該先根據相關手冊測算一下各級開關處的正常泄漏電流，在滿足本文中3.1.2所述的條件的前提下進行具體確定。筆者所在工程在裝飾階段結合針對樁基階段漏電保護系統的問題對現場的漏電保護系統進行優化，從而大大地減少了RCD誤動作、越級跳閘等現象的發生。裝飾階段不同的系統的漏電保護系統示意圖2，圖3所示。

綜上所述，施工現場臨電漏電保護系統的一些誤動作、越級跳閘等現象是可以通過優化臨電設計進行避免。因此在臨電設計階段應充分考慮各種因素，將漏電保護系統進行細化，從根源上避免漏電保護器的誤動作、越級跳閘等問題。

[1] 王厚余.建筑電氣裝置600問[M].北京：中國電力出版社,2013.

[2] JGJ 46—2005，施工現場臨時用電安全技術規范[S].

[3] 正泰電器.配電電器選型手冊[Z].2015.

[4] 任元會.工業與民用配電設計手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業出版社,2006.

Discussion on RCD optimization measures in construction site power utilization

Zhang Pengsheng

(ChinaRailwayConstructionGroupLimitedCompany,Beijing100043,China)

Taking more prominent issues encountered in a train station construction site power leakage management as a starting point, this paper analyzed the reasons of construction site leakage protective device(RCD) error action and override trip, and put forward rationalization suggestion from RCD selection and system layout two aspects, solved the quality problems appeared in construction site leakage protective device(RCD).

construction site, RCD, power leakage protection system, rated current

1009-6825(2016)26-0143-03

2016-07-04

張鵬生(1989- )，男，助理工程師

TM934

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